湖泊生态系统健康评价方法研究

以生态系统健康、生态系统完整性和湖泊内物质循环为基础,在国内外已有的研究基础上,提出了评价湖泊生态系统健康的方法体系、指标和综合健康指数,评价指标包含外部指标、环境要素状态指标和生态指标,并以滇池为例进行评价.1988年、1994年和2001年,滇池的生态系统健康指数从0 847下降到0 814和0 787,这说明滇池的生态系统健康状况在下降,且已处在一种稳定的富营养化状态.     

基于熵值法的云南高原浅水湖泊水生态健康评价

随着社会经济发展,人类活动对湖泊水生态系统的胁迫日益加剧.以云南高原浅水湖泊——星云湖为研究对象,采用现场取样结合GIS技术,从水质、富营养化、沉积物、水生生物等方面选择12个代表性指标,构建星云湖水生态健康评价指标体系,并基于熵值法对湖泊水生态健康状况进行现状评价及历史变化分析.结果表明,2018年星云湖水生态综合健康指数(CHI)为44.51,综合健康状态一般,水质、富营养化、水生生物指标对系统的影响权重分别为0.28、0.29、0.27.差异性分析表明,水质、富营养化、沉积物、水生生物4类因素层评价指标的健康状况时空差异显著,雨季沉积物指标健康状况较差,水生生物指标健康状况极差,旱季水质、富营养化、水生生物指标健康状况均较差;在空间上,水质、富营养化指标健康状况在西北湖区相对较差,水生生物指标健康状况在北部及东北湖区相对较差,沉积物指标健康状况在南部湖区及中北部湖区相对较差.相较于2008年,2018年星云湖水生态系统综合健康状况好转,但湖区中东部分区域系统综合健康状况略有恶化.研究显示,基于熵值法的湖泊生态系统健康评价方法能够较客观系统地评价星云湖水生态系统健康状况.      

武汉市浅水湖泊生态系统健康评价

采用指标体系法对武汉市14个浅水湖泊生态系统健康状态进行综合评价,评价指标包括系统外的压力指标和系统内的响应指标,综合反映了湖泊生态系统的活力、组织力和恢复力;同时用湖泊综合健康指标来反映不同湖泊的健康状况。研究表明该评价方法不仅能反映不同湖泊的不同健康状况,并能较准确地反映出影响湖泊健康的主要因素,对进一步进行多个湖泊生态系统健康评价指标阈值及评价方法研究具有重要的参考意义,为武汉市湖泊生态系统地管理及修复提供重要依据。     

基于支持向量机的湖泊生态系统健康评价研究

利用支持向量机在处理分类问题、小样本问题和泛化推广方面的优势,构建了基于支持向量机的湖泊生态系统健康评价模型.同时,对广州市最大的人工湖——白云湖的水质及生物群落情况进行了监测,最后运用该模型对白云湖生态系统健康状况进行了评价.评价结果表明,白云湖生态系统处于病态状态,不能达到其净化水质的设计作用.建议从提高进水水质、实施湖区截污和丰富生物量3方面改善白云湖生态系统健康水平.与传统熵权综合健康指数法和熵权模糊综合评价法相比,所建模型更加客观、科学地评价了湖泊生态系统健康状况,能够为湖泊生态系统健康管理提供一定依据,具有广阔的应用前景.     

基于PSR的围圩养殖区湖泊湖荡群水生态系统健康评价

以典型围圩养殖区江苏省里下河腹部地区的41个湖泊湖荡为研究对象,分析筛选了围圩养殖对生态系统影响的主要指标,基于PSR方法评价了湖泊湖荡群的水生态系统健康状况.结果表明,选取的养殖面积占比、斑块密度及退圩还湖政策规划等指标能够有效反映区域的围圩养殖特色,全面表征围圩养殖对生态系统压力、状态、响应的影响.评价结果显示,里下河腹部地区41个湖泊湖荡中综合指数等级健康的占比4.9%,亚健康的占比87.8%,不健康的占比7.3%.研究结果可为围圩养殖区湖泊水生态系统健康评价、退圩还湖及水生态修复规划提供重要的技术方法.     

衡水湖湿地生态系统健康评价

在充分考虑衡水湖湿地实际情况的基础上,从湿地生态特征、功能整合性和社会经济环境三个方面的评价指标中筛选出24项指标,同时参考湿地生态系统健康评价体系,得出了适合衡水湖湿地的评价体系。通过专家咨询法计算出各指标的权重,运用多级模糊综合评价模型进行计算,并与指标评价标准进行对比,得出衡水湖湿地生态系统的健康状况和制约湿地健康的因素,在此基础上提出了衡水湖湿地的生态恢复和保护措施。     

基于概率神经网络的城市湖泊生态系统健康评价研究

概率神经网络(PNN)是一种结构简单、训练简捷、应用十分广泛的人工神经网络,并且在水质分类等环境领域已取得一定研究成果.本文选取广州市最大的人工湖——白云湖作为研究对象,结合其水质监测数据及生物监测数据,建立概率神经网络模型对其进行湖泊生态系统健康评价,得到不同监测时间点的湖泊生态系统健康评价结果.分析表明:1白云湖生态系统比较脆弱,目前净化水质的效果有限;2各监测点的评价结果均呈季节性变化,丰水期湖泊生态系统健康状态好于枯水期,年际变化不显著.实验结果表明,利用概率神经网络对湖泊生态系统健康状态进行评价是可行的,与传统评价方法相比,其具有训练时间短、权重确定客观、输出结果稳定等优势,可以运用到更多相关领域.     

江汉平原农村饮水安全工程建设的困境与出路

鱼米之乡饮水难 江汉平原位于长江中游、湖北省中南部,是我国南方四大平原之一.江汉平原地势平坦、交通便利、城镇密布、经济比较发达,而且该平原江河交织、湖泊众多,长江和汉水流经该区域,形成500多个大小湖泊,其中面积大于100平方公里的有洪湖、长湖、斧头湖和西凉湖.     

洪湖、梁子湖水体富营养化研究

2015年3月对洪湖、梁子湖进行了水质监测。依据实测数据,结合洪湖湿地自然保护区和梁子湖林业局监测数据和文献数据,采用综合营养状态指数法对洪湖、梁子湖的富营养化状态进行评价;并根据各因子在综合营养状态指数中所占比重和地表水水质标准,对各因子做了比较。结果表明:洪湖、梁子湖综合营养状态指数分别为57.2、42.5。即洪湖为轻度富营养、梁子湖为中营养;各因子对洪湖、梁子湖富营养化的贡献大致相同,即Chla为首,TP、COD_(Mn)和SD次之、TN最后。     

基于距离协调发展度模型的乌伦古湖健康评价

人类聚居地湖泊生态系统健康面临严重威胁。科学评估湖泊系统健康成为湖泊科学与生态学交叉学科研究热点。以乌伦古湖为评价区域,基于"压力-状态-响应"模型架构,从生态完整性角度和社会服务功能角度,构建3级体系21项指标的乌伦古湖健康评价指标体系。采用层次分析法与熵权法的主客观赋权法确定权重,建立距离协调发展度湖泊健康评价模型,提出基于"协调性最佳状态"的健康评价分级标准。对2017年乌伦古湖健康状况评价,结果表明:乌伦古湖处于"不健康"和"弱度不协调"状态,生态完整性与社会服务功能2个子系统间协调性不高,社会服务功能发展超过生态承载能力。其中,吉力湖健康状况略优于布伦托海。对乌伦古湖进行生态修复,协调生态完整性与社会服务功能是今后湖泊管理面临的重大决策方向。     

湖泊生态安全及其评估方法框架

针对目前我国湖泊存在的主要生态安全问题,同时考虑流域人类活动对湖泊的影响,阐述了对湖泊生态系统及湖泊生态安全的深层认识和理解,并在此基础上建立了“4+1”湖泊生态安全评估方法框架. 该方法框架包括湖泊水生态系统健康评估、流域社会经济活动对湖泊生态影响评估、湖泊生态服务功能评估和湖泊生态灾变评估,以及在这4项评估的基础上建立的湖泊生态安全综合评估. “4+1”湖泊生态安全评估方法框架既可作为对湖泊生态安全进行整体综合评估的方法,又反映了湖泊水生态健康、流域人类活动对湖泊的影响、湖泊生态服务功能以及湖泊生态灾变4个过程对湖泊生态安全的影响关系,识别影响湖泊生态安全的限制性因子. 湖泊生态安全评估启示我国湖泊管理应由水质管理向流域生态系统管理转变,其实质是解决好“人湖”关系,实现“人湖”和谐发展.      

上海临港新城滴水湖生态系统健康评价

为了对临港新城的水利调度中心——滴水湖做出科学、全面的生态系统健康诊断,结合滴水湖表层水体和湖泊底泥的理化性质、生态特征指标和临港新城的社会发展状况,筛选构建最小数据集的指标,并依据各指标的特性选择合适的评分标准,再利用层次分析法得出指标的权重值,最后根据评价分级对滴水湖生态系统健康状况做出评价.本研究共筛选得到15个指标构成滴水湖生态系统评价模型的最小数据集,包含了水体DO、TP和底泥TOC、TP、Hg、As、Cu、Zn、Chl-a、浮游植物生物量(BA)、能质(Ex)、结构能质(Exst)、申港街道人口密度、滴水湖景区年接待游客量、绿化覆盖率等.评价结果显示,2012年冬季、2013年春季和夏季滴水湖生态系统健康指数分别为0.76、0.71和0.69,总体上处于"较健康"的稳定水平,与实际情况相符,也证明了滴水湖水体近年来处于中、轻度富营养化状态.研究表明,目前制约滴水湖生态系统健康的主要因子为底泥TP、BA和Exst,需要继续控制人为外源P排放入湖,提高上游来水水质,增加浮游生物量以提高生态系统的结构能质.     

基于水生态系统结构特征的滇池流域水生态功能三级分区

水生态功能分区的目的是为了实现中国流域的"分区、分类、分级、分期"管理的精细管理理念,而水生态系统结构是水生态系统完整性的基础,也是区分不同区域生境特征与功能差异的重要指标.因此,为了实现更精细化的湖泊流域管理,在滇池流域完成水生态功能二级分区基础上,基于水生态系统结构特征进一步对滇池流域进行三级区划,进而反映流域水生态功能的空间异质性.以反映水生态系统结构的物理、化学与生物特征为依据,分别构建了滇池流域陆域与湖体的三级分区指标体系;通过对三级分区单元指标综合值进行聚类分级,最终将滇池流域的水生态功能三级分区划分为20个陆域区和4个湖体区,并利用底栖与藻类的生物数据对分区进行合理性评价.最后基于生态服务功能理论,结合滇池流域自身特点与管理需求,将滇池流域三级分区定义为不同的水生态功能类型.通过对滇池流域水生态功能三级分区的划分以及主体功能的确定,不仅为滇池流域水生态健康管理构建了空间管理单元,而且为湖泊水生态功能分区的研究提供了案例.     

Establishing eutrophication assessment standards for four lake regions, China

The trophic status assessment of lakes in different lake regions may provide important and fundamental information for lake trophic state classification and eutrophication control. In this study, a region-specific lake eutrophication assessment standard was established through a frequency distribution method based on chlorophyll-a concentration. The assessment standards under the oligotrophic state for lakes in the Eastern plain, Yungui Plateau, Northeast Plain and Mountain Mongolia-Xinjiang regions are total phosphorus of 0.068, 0.005, 0.011, 0.005 mg/L; total nitrogen of 1.00, 0.16, 0.37, 0.60 mg/L; Secchi depth of 0.60, 8.00, 1.55, 3.00 m; and CODMn of 2.24, 1.00, 5.1 l, 4.00 mg/L, respectively. Moreover, a region-specific comprehensive trophic level index was developed to provide an understandable assessment method for the public. The results indicated that the frequency distribution analysis based on chlorophyll-a combined with trophic level index provided a useful metric for the assessment of the lake trophic status. In addition, the difference of eutrophication assessment standards in different lake regions was analyzed, which suggested that the sensitivities of algae to nutrients and the assessment standard of trophic status possessed significant regional differences for the four lake ecoregions. Lake eutrophication assessment standards would contribute to maximizing the effectiveness of future management strategies, to control and minimize lake eutrophication problems.     

Ecosystem health assessment of urban rivers and lakes-Case study of "the six lakes" in Beijing,China

The assessment of the ecosystem health of urban rivers and lakes is the scientific basis for their management and ecological restoration. This study developed a three-level indicator system for its assessment. The results indicated that: Zhonghai and Nanhai are in the state of transition from unhealthy to critical state and all the other lakes are in unhealthy states. Water environmental quality, structure and function of the aquatic ecosystem, and the structure of waterfront areas were the constraints. Nanhai was ranked as poor and the others were all ranked as very poor. However, the ecological environment of Zhonghai and Nanhai were better than the others, the sums of the degree of membership to the healthy state and critical state were all close to 0.6. and the restorations of these lakes were moderate. The sums of the degree of membership to the healthy state and critical state of the other lakes were under 0.3, as it was difficult to restore these lakes. Some suggestions on scientific management and ecological restoration of the six lakes were proposed: ①To control non-point pollution and to improve the water quality of six lakes and the water entering into these lakes; ②To improve the hydrological conditions of six lakes; ③To rehabilitate the aquatic ecosystem and waterfront areas. __________ Translated from Acta Ecologica Sinica, 2005, 25(11): 3019–3027[译自: 生态学报]